Noste: muuttaako kelluvan kappaleen massa uppoamissyvyyttä?
1 · Ennusta
Korkki kelluu vedessä. Jos käytät samankokoista raskaampaa korkkia, miten sitä kannatteleva nostevoima muuttuu?
- Nostevoima kasvaa vastaamaan raskaampaa painoa.
- Nostevoima pysyy samana massasta riippumatta.
- Nostevoima pienenee, koska korkki istuu alempana.
2 · Kokoa
- Avaa fluid-float-esiasetus ja paina Nollaa. Korkki kelluu veden pinnalla.
- Ota käyttöön nostevoima-anturi korkissa.
- Aseta korkin massa jokaiselle suoritukselle, anna sen asettua tasapainoon ja kirjaa uponnut osuus ja nostevoimalukema.
3 · Kerää data
| Korkin massa m (kg) | Uponnut osuus | Nostevoima F_b (N) |
|---|---|---|
| 1.00 | ||
| 1.50 | ||
| 2.00 |
Kuvaa nostevoima F_b (y-akseli) massaa m vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi. Millainen muoto viivalla on?
4 · Analysoi
- Jokaiselle suoritukselle laske m·g arvolla g = 9.8 m/s² ja vertaa sitä nostevoimalukemaan.
- Selitä, miksi kelluvan kappaleen nostevoima on aina yhtä suuri kuin sen paino riippumatta siitä, kuinka paljon siitä on uponneena.
5 · Laajenna
- Jos jatkan massan lisäämistä korkkiin, missä vaiheessa se lakaisi kellumasta ja uppoaisi sen sijaan? Minkä pitäisi olla totta nostevoimasta tuolla hetkellä?
- Teräspalikka uppoaa, mutta teräksinen laiva kelluu. Käyttäen Arkhimedeen lakia selitä, miten muoto – ei materiaali – tekee tämän mahdolliseksi.
Tämän kokeen fysiikka
Arkhimedeen laki
Uponneeseen (tai kelluvaan) kappaleeseen vaikuttava nostevoima on yhtä suuri kuin sen siirtämän fluidin paino. Tasapainossa kelluvan kappaleen nostevoima tasapainottaa täsmälleen sen painon – siksi kahden sarakkeesi pitäisi täsmätä.